Microbiología: Glucólisis, Ciclo de Crebs y Pentosas CARRERA DE MEDICINA Período: Septiembre 2015 – febrero 2016
Docente: Dr. Luis Morocho Y.
Definiendo términos bioquímicos • GLUCOGENÓLISIS: Es la degradación del glucógeno. • GLUCOGÉNESIS: Síntesis de Glucógeno. • GLUCÓLISIS: Proceso de degradación de la glucosa. • GLUCONEOGÉNESIS: Formación de glucosa y fructosa a partir de precursores que no son carbohidratos
GLUCÓLISIS
• Es un proceso fermentativo complejo
de transformaciones secuenciales de la G sin O2.
• Ocurre en el citosol. • Proceso en el cual la glucosa de 6 carbonos se escinde en dos fragmentos de 3 carbonos>>: ácido pirúvico.
• El resultado final de la degradación es el ácido pirúvico: C6H12O6 + 2ADF + 2P + 2NAD+ = 2CH3C(O)COOH + 2ATP + 2NADH
Adenosin difosfato
Ácido pirúvico
GLUCOSA
1 *
2 GLUCOSA-6-P
HEXOCINASA GLUCOCINASA
FRUCTOSA-6-P FOSFOGLUCOSA ISOMERASA
3
*
FOSFOFRUCTOCINASA PFK-1
* Ingresa ATP FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATO 4 ALDOLASA
5 GLICERALDEHIDO 3-FOSFATO
TRIOSA FOSFATO ISOMERASA
6
GLICERALDEHIDO 3-FOSFATO DESHIDROGENASA
PIRUVATO PIRUVATO CINASA
DIHIDROXIACETONA FOSFATO
NAD= NADH 1,3 BIFOSFOGLICERATO
10 ADF + P= ATP 9
FOSFOENOLPIRUVATO ENOLASA
7 2-FOSFOGLICERATO
8
FOSFOGLICERATO CINASA
ADF + P= ATP
3-FOSFOGLICERATO
FOSFOGLICERATO MUTASA
ANIMACIÓN DE LA GLUCÓLISIS
• En los mamíferos, de acuerdo al tejido, disponibilidad
de O2 y condiciones metabólicas el piruvato sigue una de las dos vías:
• 1.- Aerobia.- cuando hay suficiente O2 y déficit E. Se
descarboxila, oxida y une a CoA -> Ac.CoA + NADH2. El acetilo se oxida y es convertido en CO2 y H2O (en ciclo Ac. Tricarboxílicos/Krebs)
• 2.- Anaerobia.- El piruvato se reduce y transforma en láctico (músculo)-> glicólisis anaerobia.
• En algunos organismos (levaduras) el piruvato se convierte en etanol y CO2.
Energética de la glucólisis
• La vía produce 4 ATP, pero se consumen dos
en la fosforilación de la glucosa, por lo que el resultado neto es 2ATP
• 2 moléculas de NADH (nicotinamida-adenina dinucleótido reducida que pasa a ATP)
EL CICLO DE KREBS (Ciclo de los ácidos tricarboxílicos)
• Es la tapa de la respiración celular en la cual los
grupos acetilos (Ac.CoA) se degradan a dióxido de carbono; las moléculas reducidas en el proceso pueden utilizarse en la formación de ATP.
• El ciclo de Krebs ocurre en todos los animales, plantas superiores y en la mayoría de las bacterias.
• En los organismos que tienen células con núcleo, el ciclo tiene lugar en la mitocondria, estructura que se compara con la central de producción de energía de la célula.
Pantoteína H HS
N
C O
ADP
H HO H O O N C O P O P O CH2 OOO H3C CH3 H H OH
Coenzima A El ác. pantoténico, (B5), forma parte de la coenzima A, importante en el metabolismo de los CH, las grasas y las proteínas (huevos, el hígado, la levadura, los cereales y las verduras.
NH2
N
N
N
O
N
H H OH
• Los alimentos deben descomponerse en
• • •
pequeñas unidades llamadas grupos acetilo. Cada grupo acetilo (CH3CO-) contiene sólo dos átomos de carbono, junto con hidrógeno y oxígeno. El ciclo de Krebs empieza y acaba con la unión de la acetil-Co-A con el oxalacetato para formar ácido cítrico. Este compuesto tiene seis carbonos y sufre una serie de reacciones catalizadas por enzimas que separan dos de estos C. Éste se combina a luego con acetil-Co-A para iniciar de nuevo la cadena de reacciones.
• Es una ruta anfibólica: catabólica y anabólica. • Muchos de sus intermediarios van a ser precursores de otras moléculas.
• Es punto final para rutas catabólicas, pero a su vez
muchos de sus intermediarios serán punto de partida para rutas anabólicas
• ¿Cuál será la función principal del ciclo? • Producción de energía. • ¿Porqué decimos que una de sus funciones principales es la producción de energía?
• Porque aquí se van a producir una serie de coenzimas reducidas que va a alimentar después a la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.
• Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondria
Otras funciones del ciclo de Krebs 1.- Produce casi todo el CO2 metabólico. 2.- Es la fuente de Ez reducidas que alimentan la cadena respiratoria para la producción de ATP. 3.- Dirige el exceso de E y muchos intermediarios hacia la síntesis de ac. grasos. 4.- Proporciona precursores para la síntesis de proteínas y ac. nucleicos. 5.- Sus componentes regulan de forma directa (producto-precursor) o indirecta (Alostérica) a otros sistemas enzimáticos. 6.- Es la vía común para la degradación metabólica de CH, Lípidos y Proteínas. 7.- Es una distribuidor de tráfico metabólico en la que los CH, salen para formar grasas, AA, CH (Gluconeogénesis).
• El C.K. se puede representar químicamente como la oxidación de un mol de Acetato.
•
CH3 COOH+ 2O2 -----[O]------- 2CO2 + 2H2O
8 REACCIONES DEL CICLO DE KREBS 1.- Ac-CoA + oxalacetato → Citrato + HS-CoA 2.- Citrato → Isocitrato (cambio de ubicación del OH). 3.- Isocitrato + NAD+ → (– CO2 )→ α-cetoglutarato** + NADH2 4.- α-cetoglutarato + NAD++HS-CoA → Succinil-CoA + NADH2 5.-Succinil-CoA + GDF + P → Succinato + GTP* + HS-CoA 6.-Succinato + FAD → Fumararto + FADH2 7.- Fumarato → L-Malato 8.- L-malato+ NAD+ → Oxalacetato + NADH2
*Fosforilación a nivel de sustrato **Como producto intermedio de forma Oxalsuccinato
SECUENCIA ANIMADA DEL CICLO DE KREBS
• En este ciclo se consigue la oxidación total de los dos átomos de carbono del resto acetilo, que se eliminan en forma de CO2; los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entrarán en la cadena respiratoria
Como producto de la transferencia de 2 electrones desde el sustrato(NAD+) por la cadena respiratoria hasta el oxígeno se forman 3 moléculas de ATP.
CADENA RESPIRATORIA
Sustrato
2 eNAD+ FMN 2e-
Co Q
Por cada par de e- que ingresan por NAD+ se originan 3 ATP
Citocromos: b»c1 Citocromo c Citocromo aa3
Cuando e ingresan por CoQ se forma solo 2 ATP
O2
ENERGÉTICA DEL CICLO DE KREBS •
LA oxidación completa de la G hasta CO2 y H2O produce 686 Kcal. La mayor parte se obtiene del ciclo aeróbico.
• • •
La E liberada se deriva de : - Fosforilación a Nivel del Sustrato - Cadena oxidativa
Por deshidrogenaciones del Ciclo de Krebs se obtiene: De piruvato a Ac-CoA
3 ATP
De isocitrato a α-cetoglutarato
3 ATP
De α-cetoglutarato a succinato
3 ATP
De Succinato a fumarato
2 ATP
De malato a oxalacetato
3 ATP
Fosforilación a nivel de sustrato
1 ATP
TOTAL
15 ATP
Si consideramos que de cada glucosa se obtienen 2 piruvatos, luego su degradación total producirá 30 ATP
Ruta de las pentosas-P (hexosasmonoP)
• La ruta de las pentosas fosfato, del fosfogluconato o de las hexosas fosfato ocurre en el citoplasma.
• Es fuente de NADPH (nicotinamida-adenina
dinucleótido-P) y ribosa-5P para biosíntesis de ácidos nucleicos.
• Tiene una fase oxidativa (generación de NADPH) y otra no oxidativa (interconversión no oxidativa de azúcares).